專利名稱：內(nèi)外壁錐型表面強(qiáng)化傳熱管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
近年來，為提高管式換熱設(shè)備的傳熱效率，采取了多種技術(shù)措施，較為廣泛的是把管壁加工成各種形狀，以破壞壁面附近管流底層的滯流狀態(tài)、降低熱阻、達(dá)到強(qiáng)化流體對流傳熱的效果。國內(nèi)外有關(guān)資料〔1，2〕報導(dǎo)了這方面的新近發(fā)展和技術(shù)現(xiàn)況，其中有在管壁形成連續(xù)凸體如螺紋管、旋肋管或間斷凸體如凸柱型、凸塊型壁面管。上述新型傳熱管提高了對流傳熱系數(shù)，但卻存在管流周向旋流或部分壁面渦流，這些二次流場溫度梯度小，未能充分產(chǎn)生對流傳熱效果卻消耗了流體的部分動能。
本實用新型的目的是在壁面附近和流體主流之間，增強(qiáng)有利于對流傳熱的徑向渦旋，減少傳熱效能低的二次流和凸體形體阻力導(dǎo)致的能耗。其特征為在管壁的內(nèi)、外兩側(cè)或一側(cè)形成許多四周鄰接、對稱分布的棱錐，這些棱錐體的三角形凸面相互連續(xù)、構(gòu)成整個壁面為沒有死水區(qū)的錐型完全三維表面，棱錐體的特征參數(shù)是棱錐高度 I＝0.01de～0.1de，對棱錐角 A＝45°～120°，對棱長度比L1／L2＝1～7，錐體方位角A′＝45°～90°，其中de是以錐谷為徑端的管壁內(nèi)側(cè)或外側(cè)流道截面的水力當(dāng)量直徑。管壁錐型表面及錐體幾何特征見附圖
所示。棱錐型壁面的作用是使壁面附近的流體在流經(jīng)這些棱錐的三維凸面時由于流向不斷改變和邊界層反復(fù)脫離，增強(qiáng)了壁面和主流間具有徑向分量的二次流和微旋，不僅強(qiáng)烈降低滯流底層的厚度和熱阻，而且徑向流場的溫度梯度大，在壁面流體和管流主體之間產(chǎn)生直接、充分的對流傳熱作用，更為有效地提高熱量傳遞速率；對稱分布的凸體避免了管流的周向旋流，前后鄰接、具有三角形迎流面的棱錐抑制了凸體下游死水區(qū)及渦列的形成，減少了這些傳熱效能低的二次流消耗的部分動能；由于管流速度分布在壁面附近具有徑向陡增的速度梯度，帶有軸向斜度的三角形迎流面和背流面的凸錐也降低了形體阻力及其導(dǎo)致的能耗；凸錐的比表面大對有相變的流體還易使壁面的連續(xù)相造成過熱或過冷狀態(tài)促進(jìn)相變，而錐頂有助于促成新相(分散相——汽泡或液滴)的不斷產(chǎn)生和與壁面脫離。
錐型表面強(qiáng)化傳熱管的系統(tǒng)有效能( )效益好，具有高效、節(jié)能、傳熱表面大和減少管壁結(jié)垢的特點(diǎn)，作為強(qiáng)化單相或有相變流體對流傳熱的新型元件，適用于金屬或非金屬材質(zhì)的多種管式換熱設(shè)備。
附注〔1〕美國明尼蘇達(dá)大學(xué)88～90年“傳熱文獻(xiàn)綜述”，〔2〕中國發(fā)明專利公報CN85103367、CN85104710。
權(quán)利要求1.一種內(nèi)外壁錐型表面強(qiáng)化傳熱管，其特征在于管壁的內(nèi)、外兩側(cè)或一側(cè)形成許多四周鄰接、對稱分布的棱錐，錐體與管壁材質(zhì)相同、成為整體，這些棱錐的三角型凸面相互連續(xù)、構(gòu)成整個壁面為錐型三維表面，錐體的特征參數(shù)是棱錐高度I=0.01de到0.1de，對棱錐角A=45°到120°，對棱長度比 L1/L2=1到7，錐體方位角 A′=45°到90°，其中de是以錐谷為徑端的管壁內(nèi)側(cè)或外側(cè)流道截面的水力當(dāng)量直徑
2.按照權(quán)利要求1所述的強(qiáng)化傳熱管其特征在于其材質(zhì)包括金屬管和非金屬管。
專利摘要內(nèi)外壁錐型表面強(qiáng)化傳熱管是在管壁兩側(cè)或一側(cè)形成許多四周鄰接、對稱分布的棱錐，相互連續(xù)的錐體三角形凸面構(gòu)成整個管壁的完全三維表面，增強(qiáng)了壁面附近流體具有徑向分量而溫度梯度大的微旋，有效地破壞滯流底層、降低熱阻、強(qiáng)化對流傳熱效果，并抑制周向旋流和壁面渦流，減少了熱效低的二次流和凸體形體阻力消耗的動能，具有系統(tǒng)有效能()效率高、節(jié)能、除垢和傳熱表面大的特點(diǎn)，適用于各種管式換熱設(shè)備以強(qiáng)化單相或有相變流體的對流傳熱。
文檔編號F28F1/10GK2094024SQ9121471
公開日1992年1月22日 申請日期1991年7月10日 優(yōu)先權(quán)日1991年7月10日
發(fā)明者吳友蓀, 陳民偉, 吳彬 申請人:吳友蓀, 陳民偉, 吳彬